Multisim2001实现放大电路频率特性的仿真测试

Multisim2001是一个用于电路设计和仿真的EDA工具软件，目前广泛应用于电子线路的仿真实验平台和电子系统的仿真设计工具。Multisim2001为电类专业的学习、教学、研究及开发提供了一种先进的手段和方法。在电子线路的应用中，往往需要对电路的性能指标进行测试和分析，可以利用Multisim2001的仿真仪器或Multisim2001仿真分析方法对电路的性能指标进行仿真测试。Multisim2001提供了18种基本仿真分析方法，分别是直流工作点分析、交流分析、瞬态分析、傅里叶分析、噪声分析、失真分析、直流扫描分析、灵敏度分析、参数扫描分析、温度扫描分析、极点-零点分析、传递函数分析、最坏情况分析、蒙特卡罗分析、批处理分析、自定义分析、噪声图形分析和RF分析，这些分析方法能满足一般电子电路的设计、调试和性能指标测试的要求。下面以分压偏置共射极放大电路交流频率响应的仿真测试为例，介绍 Multisim2001仿真分析方法在放大电路频率特性仿真测试中的应用。

首先在Multisim2001电路窗口中创建分压偏置共射极放大电路，如图1所示。

交流频率响应的仿真测试

Multisim2001扫描分析法中的交流分析（AC Analysis）可以对模拟电路进行交流频率响应的分析，即获得模拟电路的幅度和相位的频率响应。Multisim2001在进行交流分析前，会自动计算电路的直流工作点，以确定电路中非线性元器件的小信号工作模型，而且，在交流分析中，所有输入源都认为是正弦信号，直流电压源视为短路，直流电流源视为开路。交流频率响应的仿真测试方法如下：

启动Simulate菜单中Analyses下的AC Analysis命令，弹出AC Analysis对话框，在AC Analysis对话框中，单击Frequency Parameters按钮，设置AC分析的频率参数：Start frequency[交流分析的起始频率]为1Hz，Stop frequency[交流分析的终止频率]为10GHz，Sweep type[扫描方式（X轴刻度）]为Decade（十倍程），Number of point per becade[每个十倍程刻度数]为10，Vertical scale[幅度刻度形式（Y轴刻度）]为Logarithmic（对数刻度）。参数设置如图2所示。

在AC Analysis对话框中，单击“Out put variables”按钮，选择分析节点：分压偏置共射极放大电路的信号输出端：u0，如图3所示。

单击AC Analysis对话框的Simulate按钮，便可得放大电路交流频率响应特性曲线图，如图4所示。

低频频率响应的仿真测试

Multisim2001仿真分析法中的参数扫描分析（Parameter Sweep Analysis），可以将电路中某些元器件的参数在一定的取值范围内变化时，对电路交流频率特性的影响描绘在同一坐标系中，更方便地测试元器件参数的变化对放大器频率特性的影响。在输入频率较低时，放大电路的耦合电容C1、旁路电容C3对放大电路的频率特性是有影响的，下面以旁路电容C3（电容量为1μF、22μF时）对放大电路的频率特性的影响为例，利用参数扫描分析（Parameter Sweep Analysis），对放大电路的频率特性进行仿真测试。方法如下：

启动Simulate菜单中Analyses下的Parameter Sweep Analysis命令，弹出Parameter Sweep对话框，在Parameter Sweep对话框中，单击Analysis Parameters按钮，设置扫描元件、参数及扫描方式：

Sweep Parameter[扫描参数] ：Device Parameter（元件参数），Device[元器件种类] ：Capacitor（电容），Name[元器件标号] ：cc3，Parameter [扫描元器件的参数] ：Capacitance（电容量），Sweep Varition Type[扫描参数变化方式]：Linear（线性扫描），Start[扫描电容量起始值]为1μF，Stop[扫描电容量终止值]为22μF，Increment[变化的增量]为21μF。参数设置如图5所示。

点击Parameter Sweep对话框的More按钮， 选择分析方式 Analysis to：AC Analysis（交流分析），如图6所示。

3．在Parameter Sweep对话框中，单击Out put variables按钮，选择分析节点：分压偏置共射极放大电路的信号输出端为u0。

点击Parameter Sweep对话框的Simulate按钮，便可得放大电路在旁路电容C3=1μF和C3=22μF时的交流频率响应特性曲线图，如图7所示。

高频频率响应的仿真测试

在输入频率较高时，晶体管的极间电容对放大电路高频频率特性的影响较为显著，为了便于测试，可在晶体管的基极和集电极之间并联一个小电容CP，测试CP取值为10 pF、80pF时对放大电路高频频率特性的影响。方法如下：

在分压偏置共射极放大电路中晶体管的基极和集电极之间并联一个小电容CP，如图8所示。

参照“低频频率响应的仿真测试”中的测试方法，可测试得到晶体管的极间电容CP对放大电路高频频率特性的影响曲线图，如图9所示。

从上述的的仿真测试过程和结果可以看到：利用Multisim2001仿真分析方法对电路的性能指标进行仿真测试，关键在于仿真测试方法和仿真测试参数的选定，且测量结果以图形形式显示，非常直观，测量方法简洁，而且还可以利用Analysis Graphs窗口中的Show/Hide Legend或Show/Hide Cursors工具按钮，便可详细地分析、讲解仿真测量的曲线，也可以将测量得到的图形结果输出到Excel或Math Cad中进行分析，更适合于电路性能指标分析、实验分析显示及电类专业的学习和教学。